1

transmission de puissance sans modification de la vitesse angulaire I Les accouplements : Aspect fonctionnel Schémas Cinématiques Aspect Technologique Accouplements rigides Les arbres doivent être parfaitement alignés. Ils ne tolèrent aucun défaut de position. Mise en position : ………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………….. Maintien en position. ………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………….. Accouplements élastiques

Ces mécanismes tolèrent un défaut d’alignement angulaire, axial ou radial des deux arbres. Il existe diverses solutions basées sur l’utilisation d’éléments déformables en caoutchouc.

Exemples : Manchon à gaine flexible Manchon Radiaflex Manchon Miniflex

…………………

…………………

…………………

…………………

………………….

…………………

…………………

…………………

…………………

………………….

…………………

…………………

…………………

……………… …………………

…………………

…………………

………………

2

1-3 -3 Accouplement des arbres // ou concourants : Joint de cardan

Le joint de cardan permet des décalages angulaires

importants entre les arbres à relier. Il présente cependant

un inconvénient; la vitesse de rotation de l’arbre de sortie

est irrégulière. Pour que les vitesses des arbres de sortie et

d’entrée soient égales, il est nécessaire de prévoir un

double joint de cardan (joint homocinétique). Joint de Oldham

Ce joint permet des déplacements radiaux importants. Il est composé de 2 moyeux à languette et d’un disque central à deux rainures orthogonales. Les limiteurs de couple Les limiteurs de couples peuvent être classés dans les accouplements d’arbres. Ils introduisent une fonction supplémentaire de sécurité en permettant le désaccouplement des deux arbres au delà d’un couple limite transmissible réglable. Schéma cinématique Principe de fonctionnement :

Phase d’entraînement : …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………….. PHASE DE LIMITATION DU COUPLE : ................................................................................................................. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. Dispositif de réglage du couple transmissible : …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. Le couple maximal transmissible, peut se calculer :

CMAX = F * RMOY * N* F Avec: F: effort exercé par le ressort 4 (il s’agit souvent d’un empilement de rondelles Belleville montées en série ou en opposition) rmoy : rayon moyen de la surface de friction n : nombre de surfaces frottantes f : coefficient de frottement des surfaces frottante

3

Généralité : Appareils destinés à rendre deux arbres , à volonté :

solidaires ( embrayage )

indépendants ( débrayage )

II - Aspect technologique :

1-Embrayages instantanés : la manœuvre peut être effectuée à l’arrêt

a-Embrayages à grifes : b-Embrayages à dents :

2-Embrayages progréssifs: Formes des surfaces de friction :

- avantages : la manœuvre peut être effectuée en marche

L’ entraînement de la transmission est

progréssif.

-construction :

* des éléments présentant une surface de friction .

* un système de commande provoquant une force

pressente

III-Loi d’entrée / sortie :

..........................................................

..........................................................

..........................................................

..........................................................

4

3- les garnitures de friction : remarque

a-Embrayage à friction plane monodisque : b- Embrayage à friction plane

Disques multiples :

5

couple d' embrayage : Ce

CE = ……………………………………. Avec: N : effort exercé ………………………………………………….. rmoy : rayon moyen de la surface de friction…………………… n : nombre de surfaces de contacts……………………………. f : coefficient de frottement des surfaces frottantes

……………………………………………………

……………………………………………………

……………………………………………………

……………………………………………………

……………………………………………………

……………………………………………………

……………………………………………………

……………………………………………………

4-Systèmes de commande :

6

5-Embrayages centrifuges :

7

Les freins Généralité :

Appareils destinés à ralentir et arrêter le mouvement d’un mécanisme.

II - Aspect technologique :

-Construction : b -freins à tambour :

a - Freins à sabots :

c- freins à sangle : d- freins à disque :

Remarque :

8

PS : VARIATEUR DE VITESSE . Mise en situation.

Ce variateur est utilisé lorsqu’il est nécessaire d’obtenir une grande plage de vitesses avec une grande fiabilité.

Il est utilisé dans les mécanismes suivant :

- bandes transporteuses ; - machines à bois ; - machines textiles ; - machines de conditionnement ; - machines agricoles ; - distributeurs de capsules ; - pompes ;

- machines à projeter la peinture ou les enduits . Schéma cinématique du variateur CUV.

Le schéma cinématique de ce variateur est le suivant : à compléter :

9

10

11

Les poulies - courroies 1 . fonction :

Remarque : L’entraînement se fait grâce à l’adhérence entre la courroie et les poulies.

2. RAPPORT DES VITESSES : .....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

3. COUPLE TRANSMISSIBLE : La courroie est tendue avec une tension de pose nommée Les tensions T0 se transforment en T et t

COUPLE TRANSMISSIBLE EST : C1 = (T – t) * R1. on a les relations : T + t = 2 * T0

T = t * e fα

avec : e : exponentielle (2,718)

α : angle d’enroulement minimum exprimé en radians.

f : coefficient de frottement courroie/poulie

Question : exprimer T , t , C1 et P1 en fonction de ( T0 , α , f )

Au repos : En fonctionnement :

T0

R2

R1

T0

T0

2-

Elément de courroie

R1

T

t

Ft

Fn

Poulie motrice 1

Brin mou

N1

N2

Poulie réceptrice 2

R1

R2 V

Brin tendu

12

.................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................................................

4. Différents types de courroies :

Courroies crantées ou synchrones: Composition des courroies:

.

5-Augmentation de l’angle d’enroulement: ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... 6-Inversion du sens de rotation: ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ...............................................................................................

Courroie

plate

Courroie

ronde

Courroie

trapézoïdale

Courroie Poly

« V »

13

Pignon - chaîne

1- Rapport des vitesses: Il s'exprime en fonction du nombre de dents des roues :

N1*Z1 = N2*Z2

2-Avantages – Inconvénients: Avantage: Les chaînes permettent de transmettre des couples très importants.

Inconvénients: Elles nécessitent une lubrification.

3- Constitution:

Douille

Fermeture de la chaîne Principaux constituants

- 28 - -

14

P S : POSITIONNEUR D’ANTENNE-MULTI-SATÉLLITES A- PRESENTATION

La réception de chaînes de télévision par satellite nécessite un récepteur et une antenne parabolique (figure 1).

Pour augmenter le nombre de chaînes reçues, l’antenne doit pouvoir s’orienter vers plusieurs satellites différents. Le positionneur d’antenne STARLAND, fabriqué par la Société STAB, permet d’orienter automatiquement l’antenne parabolique vers un des satellites visibles (figure 2).

Le réglage de l’angle d’élévation de l’antenne est donc commun à tous les satellites de radiodiffusion. Par conséquent, seul l’axe d’azimut du positionneur est motorisé commeindiqué sur la photo (figure 3).

15

1. EXPRESSION GENERALE DU PROBLEME : 2. Enoncé des différentes fonctions de service.

16

4-Les composants de la fonction transmettre :

FT14 : Transmettre

l’énergie mécanique

FT141 :Transmettre et adapter l’énergie

provenant du moteur. (Adapter en réduisant

selon arbres parallèles)

FT142 :Transmettre et adapter

l’énergie entre le réducteur et la vis

sans fin.(Adapter en réduisant selon

arbres parallèles)

FT143 :Transmettre et

adapter l’énergie vers

l’axe du positionneur.

(Adapter en réduisant selonarbreperpendiculaires

)

Sol tech 141 :

Réducteur à 4 étages

Sol tech 142 :

Engrenage

Sol tech 143 :

Réducteur roue/vis

sans fin

17

Les engrenages 1-fonction : Transmettre un mouvement de rotation continu entre 2 arbres proches.

2-types d’engrenages : a-les engrenages parallèles : ………………………………………………………………………..

b-les engrenages concourants: ………………………………………………………………………..

c-les engrenages gauches : ………………………………………………………………………..

3-caractéristiques :

schéma :

schéma :

schéma :

schéma :

schéma :

18

b- Caractéristiques d’engrenage à denture hélicoïdale :

19

c-Caractéristiques d’engrenage conique :

20

d - le système roue-vis sans fin :

21

Les réducteurs :

III - Aspect technologique : 1-Les trains ordinaires : Réducteur à roues dentées : Exemple : 1

Exemple : 2 Exemple :3

Réducteur à roue et vis sans fin :

22

GRIFFES arbre moteur (1)

Arbre (2)

Crabot (3)

P2 Po P1

Fourchettes (16)

Boite de vitesses :

1) MISE EN SITUATION :

La BOITE DE VITESSES représentée sur le dessin d’ensemble (Document : 1/6) est installée sur des machines à laver professionnelles afin de transmettre un mouvement de rotation au tambour. Les différents programmes de la machine nécessitent que le tambour puisse tourner à 2 vitesses différentes.

2) PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT :

Une boite de vitesses, désignée en abrégé B.V. et d'une façon courante par le mot " boite ", est un mécanisme destiné à modifier, dans des conditions données, le rapport entre la vitesse de rotation du moteur et celle du récepteur (ici le tambour de la machine).

Plus généralement, sa fonction spécifique consiste à adapter le couple moteur à la résistance du mouvement rencontré par le récepteur lors des diverses phases de fonctionnement.

La boite de vitesses étudiée, est composée de trois arbres (1,2 et

2’) et de deux engrenages parallèles à denture droite (1, 2’a, 2’b et 21). La sélection des vitesses est obtenue en déplaçant un baladeur

à griffes appelés plus couramment « CRABOT » (pièce rep. 3). Le crabot (3) est en liaison glissière avec l’arbre de sortie (2). Le

crabot (3) est déplacé par les deux fourchettes (16) actionnées par le système de commande composé de (5) et de (17).

3) ETUDE DES RAPPORTS DE TRANSMISSION DES

VITESSES :

Vitesse de rotation du moteur (Nm) = N1 = 3000 tr/min :

3.1. POSITION (PO) DU CRABOT (3) : POINT MORT DE LA BOITE DE VITESSES :

ON DONNE :

- La position (Po) du crabot (3) est représentée sur le plan d’ensemble DT01 - Le schéma cinématique de la boite de vitesses sans le système de commande (5+16+17) en position (Po) :

ON DEMANDE :

Identifier par coloriage le crabot (3), les arbres (1), (2) et (2’) sur les vues du plan d’ensemble DT01.

Indiquer le mouvement relatif possible des pièces ci-dessous sans modifier la phase de fonctionnement (cocher la bonne réponse).

ROTATION TRANSLATION AUCUN

Mouvement 21/2

Mouvement 3/2

Mouvement 3/10

Mouvement 2/10

Indiquer sur le schéma cinématique la valeur de la vitesse de rotation de sortie de l’arbre (2), N2.

3.2. POSITION (P1) DU CRABOT (3) : 1ERE VITESSE :

Système de crabot

P2 P0 P1

E2

E10

E2’

E1

M

Nm=3000 tr/min N2 = .......... tr/min

Y

X Z

E3 E21

23

ON DONNE :

- La position (P1) du crabot (3) est représentée sur le plan d’ensemble Doc : 1/6

- Le schéma cinématique de la boite de vitesses sans le système de commande (5+16+17) en position (P1)

ON DEMANDE :

Compléter les différentes classes d’équivalence en ne tenant pas compte des pièces (5+16+17) et des pièces élastiques :

ATTENTION ! : Le crabot (3) et la roue (21) sont considérés solidaires de l’arbre (2). E1 = {1} ; E2’ = {2’ (2’a+2’b)} ; E2 = {2, ………………....….} ; E10 = {10, 4, ………….…….…………….}

Indiquer le mouvement relatif possible des pièces ci-dessous sans modifier la phase de fonctionnement (cocher la bonne réponse).

ROTATION TRANSLATION AUCUN

Mouvement 21/2

Mouvement 3/2

Mouvement 3/10

Mouvement 2/10

Compléter le diagramme ci-dessous avec le repère des pièces intermédiaires transmettant le mouvement de rotation de l’arbre (1) à (2) :

Déterminer le rapport de transmission de la 1ere vitesse r2/1 = N2/N1 : - Roues menantes : …….…….… Roues menées : ………..…… Nombre de contacts extérieurs : ……..

- Expression de r2/1 = ….…….…….…….…….……………….…….….…d’où r2/1 = …….…...…

Déterminer la vitesse de rotation de sortie de l’arbre, N2. Reporter la valeur sur le schéma cinématique : .…….… ….…….…….…….…….…….…….…….…….…….….…….… d’où N2 = …………..……

3.3. POSITION (P2) DU CRABOT (3) : 2ND VITESSE :

ON DONNE :

- Le schéma cinématique incomplet de la boite de vitesses sans le système de commande (5+16+17) en position (P2).

ON DEMANDE :

Compléter la classe d’équivalence E1 sur schéma cinématique par la position du crabot (3).

Repasser en couleur la classe d’équivalence E1 sur le schéma cinématique.

E2

E10

E2’

E1

M

Nm=3000 tr/min N2 = .......... tr/min

Y

X Z

E21

E10

E2’

E1

M Nm=3000 tr/min N2 = .......... tr/min

Y

X Z

1 2

24

Moyeu (3)

Arbre cannelé (2)

3 1 1

3 1

25

1 3

25

Indiquer le mouvement relatif possible des pièces ci-dessous sans modifier la phase de fonctionnement.

ROTATION TRANSLATION AUCUN

Mouvement 21/2

Mouvement 3/2

Mouvement 3/10

Mouvement 2/10

Compléter le diagramme ci-dessous avec le repère des pièces intermédiaires transmettant le mouvement de rotation de l’arbre (1) à (2) :

Les abres (1) et (2) sont en PRISE DIRECTE.

Déterminer le rapport de transmission de la 2nd vitesse r2/1 = N2/N1 : r2/1 =………...

Déterminer la vitesse de rotation N2. Reporter la valeur sur le schéma cinématique : N2 = …….….....…

4) TECHNOLOGIE :

4.1. Donner le nom des usinages réalisés sur l’arbre (2) et dans le moyeu du crabot (3) afin d’assurer une liaison glissière et de transmettre le mouvement de rotation entre les deux pièces :

.…….… ….…….…….…….…….….…….… ….…….…….……

.…….… ….…….…….…….…….….…….….…….……………………………………….….……

4.2. A l’aide de l’étude sur les rapports de vitesses, répondre (cocher les réponses inutiles) :

La roue (21) tourne toujours : Plus vite que (1) Moins vite que (1) A la même vitesse que (1) Ne tourne pas

4.3. Le changement de vitesse peut-il s’effectuer en marche ? : .…….… ….…….….…….….…….………………………………………………..….…….…….… .…….… ….…….….…….….…….………………………………………………..….…….…….

LE SYNCHRONISEUR

FONCTION : Egaliser la vitesse de deux arbres avant d’établir « en marche » leur liaison par griffes (crabotage). Exemple : Synchronisation d’une boite de vitesses à baladeur à griffes (crabot) d’un véhicule.

ETAPES DE FONCTIONNEMENT:

Etape initiale : Le baladeur (3) est au point mort (P0).

LE CRABOTAGE S’EFFECTUE EN 2 TEMPS :

Etape 1 : (3) se déplace vers (1). (3) entraine (25)

par l’intermédiaire de la bille. Les surfaces coniques entrent

en contact.

Il y a entrainement par adhérence : (1), (25) et (2) tournent à la même

vitesse.

Etape 2 : (3) poursuit sa translation vers (1). La bille s’efface :

Le crabotage s’effectue

1 2

P2 P0

2 1

M

3

25

Les efforts sur les dentures

26

1 / 3

27

Les roues de friction

1. PRINCIPE :

Deux roues cylindriques (ou coniques) sont en contact sur une génératrice et soumises à un effort presseur F. Le frottement

au contact des deux roues permet de transmettre une puissance de la roue motrice vers la roueréceptrice.

Hypothèse: On admettra pour l’étude qui suit que les deux roues roulent sans glisser l’une sur l’autre.

Données: Effort presseur F :……………………………………

Coefficient de frottement entre roues f ………………………………………………………………..

2-RAPPORT DES VITESSES : ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3-COUPLE TRANSMISSIBLE :

On sait (cours sur le frottement) qu’à la limite du glissement, on a T = N * f avec N = P

Donc le couple maximum transmissible vaut :

……………………………………………………………………...……………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………..

Remarque : Si l’on veut augmenter la puissance transmissible, on peut:

- Augmenter l’effort P presseur entre les roues

- Augmenter le coefficient de frottement f - Augmenter le rayon des roues

28

Les variateurs de vitesses : 1-Principe : la modification du rapport des vitesses est obtenu en modifiant le rapport des diamètres des circonférences de contact . a-Variateur a plateau et galet simple : b-Variateur a plateaux et galet biconique :

la translation du galet fait varier le diamètre de contact sur le plateau .

la translation du galet fait varier les diamètres de contact ( D1) et ( D2 ) sur les plateaux d -variateur a poulies extensibles :

L’inclinaison de l’axe des galets fait varier les diamètres de contact (D1)et (D2) sur les plateaux toriques 1 et 2 .

c- Variateur a plateaux toriques :

29

Système : vis –écrous

30

1-Fonction : Transformer un mouvement de rotation en un mouvement translation et réciproquement. Schéma :

2-Schéma cinématique des différents types de mouvements :

vis écrou figure

rotation translation rotation translation

3-Etudes des vitesses :

31

4-Calcul du rendement : -sans frottement : -avec frottement :

s

Les cames

………………………………………………………………………

………………………………………………………………………

………………………………………………………………………

………………………………………………………………………

………………………………………………………………………

………………………………………………………………………

………………………………………………………………………

………………………………………………………………………

………………………………………………………………………

………………………………………………………………………

………………………………………………………………………

………………………………………………………………………

………………………………………………………………………

………………………………………………………………………

………………………………………………………………………

………………………………………………………………………

………………………………………………………………………

………………………………………………………………………

………………………………………………………………………

…………………………………………………………

…………………………………………………………

…………………………………………………………

…………………………………………………………

…………………………………………………………

…………………………………………………………

…………………………………………………………

…………………………………………………………

……………….

………………………………………………………………

………………………………………………………………

………………………………………………………………

………………………………………………………………

………………………………………………………………

………………………………………………………………

………………………………………………………………

…………………………………….

32

1-Fonction : Transformer un mouvement circulaire continu en un mouvement rectiligne ou angulaire alternatif. Le système n’est pas réversible 2-Types de contacts :

3-courbe des espaces :

Came à rainures : la partie active est une rainure

creusée sur la surface latérale

d’un cylindre.

Came à tambour: la partie active est le rebord

de la base du cylindre creux.

33

4-Profil de la came :

34

Système bielle-manivelle

COMPRESSEUR

35

1-fonction :

2-schéma cinématique : ………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………..…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………....................

Manivelle Bielle

Piston

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

36

3-Excentrique :

………………………………………………………………………

………………………………………………………………………

………………………………………………………………………

………………………………………………………………………

………………………………………………………………………

………………………………………………………………………

………………………………………………………………………

………………………………………………………………………

………………………………………………………………………

………………………………………………………………………

37

38

les actionneurs rotatifs

moteur électrique : Bilan des puissances du moteur :

*Puissance absorbée par le moteur :

EEa IUUIP

*Pertes par effet Joule dans l’inducteur :

EEJE IUp

*Puissance absorbée par l’induit :

UIPaI

*Pertes par effet Joule dans l’induit :

2RIpJI

*Puissance électromagnétique :

EIPem

*Pertes autres que par effet Joule : pertes ferromagnétiques et pertes mécaniques.

Ces pertes sont souvent nommées pertes collectives : mHCFC pppp

Ces pertes sont souvent considérées comme proportionnelles à la vitesse de rotation du moteur.

On écrit donc : PC Tp

dans lequel TP est le couple de pertes souvent considéré constant.

-Remarque : Cuem pPP

Donc :

Pa

pjE

pjI

pC

Pai Pem Pu

39

Puem TTT

2-Pompes rotatives :

SYMBOLE SIGNIFICATION

Pompe hydraulique à cylindrée fixe 1 – à un sens de flux 2 – à deux sens de flux

Pompe hydraulique à cylindrée variable 1 – à un sens de flux 2 – à deux sens de flux

- Cylindrée V = ………………

…………………………………………………

………………………………………………..

…………………………………………………

…………………………………………………

………………………………………………..

- Débit volumique de la

pompe Qv = …………………...

…………………………………………………

…………………………………………………

…………………………………………………

…………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………..

40

Grandeurs physiques associées aux pompes : .1- La cylindrée (Cy ) : Le volume de fluide refoulé ou aspiré par une pompe en l’absence des fuites, pendant une révolution de l’arbre principal.

Unités : [m3 /tr] ; [l/min] ou [l/tr]. 2- Les débits :

a- Le débit volumique : (q v )

Le volume moyen refoulé par unité de temps, connaissant la cylindrée ce débit est déterminé par :

.vmoyq Cy N

Avec N : Fréquence de rotation en [tr/s] Cy : Cylindrée en [m3/ tr] 3- Les puissances : a- La puissance mécanique : (P m) Puissance fournie à l’arbre d’entraînement de la pompe par le moteur et peut être donnée par les deux relations suivantes :

.mP C Avec : C : Couple d’entraînement de pompe en [Nm] . : vitesse angulaire en [rad / s]

b- La puissance hydraulique : (P hyd) Puissance fournie par le fluide à la sortie de la pompe donnée par :

( )h vmoyr s eP q p p Avec p s est la pression mesurée réellement à la sortie en [pa ]

4- Le rendement : d - Le rendement global:

C’est le rapport de la puissance à la sortie et celle à l’entrée :

ωCPQpPP

Pmécréelhyd

méc

hyd

t.et .or η avec

60

.2 N

- Cylindrée V = ………………

……………………………………………………………………

……………………………..……………………………………

……………………………………………………………………

…………………………………………..

- Débit volumique de la pompe Qv =

…………………...………………………………………………

……………………………………………………………………

……………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………..